混聯(lián)機(jī)械手運(yùn)動(dòng)控制及刀具軌跡規(guī)劃研究.pdf

1、本文研究的混聯(lián)機(jī)械手屬于五自由度混聯(lián)機(jī)械手。五自由度混聯(lián)機(jī)械手是由并聯(lián)工作頭和機(jī)床本體兩部分組成，是由并聯(lián)機(jī)構(gòu)與串聯(lián)機(jī)構(gòu)串聯(lián)而成的混聯(lián)機(jī)械手。它既有并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度大、穩(wěn)定性高，成本低、不存在累積誤差、靈活性高等特點(diǎn)，又有結(jié)合了串聯(lián)機(jī)夠運(yùn)動(dòng)空間大等特點(diǎn)。五自由度混聯(lián)機(jī)械手有著廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它可以應(yīng)用于多面體加工，如木材的雕刻、異形石材等材料的加工，也可應(yīng)用于搬運(yùn)、安裝等領(lǐng)域。本文針對(duì)五自由度混聯(lián)機(jī)械手進(jìn)行以下幾個(gè)方面的研究:<

2、br>　　首先，對(duì)混聯(lián)機(jī)械手的本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了樣機(jī)設(shè)計(jì)。論述了每個(gè)零部件的設(shè)計(jì)難點(diǎn)，研究了五自由度混聯(lián)機(jī)械手的三維建模過程，最終確定了五自由度混聯(lián)機(jī)械手的三維模型;通過solidworks軟件和adams軟件對(duì)并聯(lián)工作頭進(jìn)行了干涉檢驗(yàn)及運(yùn)動(dòng)仿真，進(jìn)一步驗(yàn)證了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性;研究了五自由度混聯(lián)機(jī)械手的并聯(lián)工作頭的二維設(shè)計(jì)，確定了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的總裝圖、局部裝配圖、零件圖，進(jìn)一步細(xì)化了每個(gè)零件的合理設(shè)計(jì)尺寸。
　　其次，對(duì)五自由度混聯(lián)機(jī)械手

3、的運(yùn)動(dòng)控制進(jìn)行了研究，其中并聯(lián)機(jī)構(gòu)是運(yùn)動(dòng)控制的難點(diǎn)。本章研究了并聯(lián)工作頭的三種運(yùn)動(dòng)控制算法，即是PD算法、PD加重力補(bǔ)償控制算法和計(jì)算力矩法，通過Matlab\simulink軟件仿真驗(yàn)證得知，計(jì)算力矩法，控制效果好，抵抗外界干擾能力強(qiáng);對(duì)擁有計(jì)算力矩控制算法的五自由度混聯(lián)機(jī)械手的并聯(lián)工作頭進(jìn)行干擾試驗(yàn)，系統(tǒng)在受到外界干擾后，能夠很快恢復(fù)穩(wěn)定，系統(tǒng)的穩(wěn)定性比較高;研究了五自由度混聯(lián)機(jī)械手的刀具補(bǔ)償和進(jìn)給控制，為五自由度混聯(lián)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)控

4、制提供參考。
　　再次，本章對(duì)五自由度混聯(lián)機(jī)械手的加工刀具軌跡規(guī)劃進(jìn)行了研究。對(duì)直線插補(bǔ)算法和圓弧插補(bǔ)算法進(jìn)行研究與比較，直線插補(bǔ)算法和圓弧插補(bǔ)算法是零件加工中最常用的兩種插補(bǔ)算法，五自由度混聯(lián)機(jī)械手既能實(shí)現(xiàn)圓弧插補(bǔ)算法，也能實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)算法。本文選擇出了適合五自由度混聯(lián)機(jī)械手的插補(bǔ)算法。另外，計(jì)算了五自由度混聯(lián)機(jī)械手走到步長(zhǎng)和走刀行距。
　　最后，搭建了五自由度混聯(lián)機(jī)械手的控制系統(tǒng)和測(cè)試系統(tǒng)。五自由度混聯(lián)機(jī)械手的控制系統(tǒng)，